CN107084931A - 一种液体透明度设备、系统和网络 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体透明度设备、系统和网络，所述透明度设备包括用于检测的标识图层，用于采集所述标识图层信号的采集装置（3），用于盛放待测样品的测量筒（1），用于检测液体位置的液体传感器（4），用于提供光线的光源（5），用于检测光线强度的光检测装置（8），用于防止样品中悬浮物沉降的搅拌装置(11)。本发明提供的设备能够实现连续自动检测液体透明度，减少样品中悬浮物沉降对测定的影响，不受测定人员视力以及外界光线的影响，能够精确的表达出透明度测量值，提高检测人员的工作效率。

Description

一种液体透明度设备、系统和网络

技术领域

本发明涉及液体检测技术领域，尤其涉及液体透明度检测技术领域。

背景技术

水是液体的代表，水质透明度是指水质的澄清程度，结晶的水是透明的，水中存在悬浮物和胶体时，透明度便降低。透明度与浊度相反，液体中悬浮物越多，其透明度就越低。

公开号为CN204789332U的中国专利文献公开了一种新型的水体透明度测量仪，包括透明度盘、同所述透明度盘连接的测量绳和卷线装置，还包括同所述透明度盘活动连接的配重、连接杆，所述配重的数量为1～5个，所述连接杆贯穿所述透明度盘至少同所述一个配重连接，所述配重与配重之间可拆卸连接，所述连接杆顶端设置有连接环，所述测量绳同所述连接环固定连接，所述最底端的配重底面设置有金属套环，所述金属套环可用于连接配重。本专利的水体透明度测量仪可针对不同用户，配置不同配重，使得用户在使用时，可针对不同类型水体，自由增减配重，较好地适应强流海域，保障透明度测量仪垂直沉降，实现水体透明度的准确测量。

铅字法说明：

传统手工方法中使用铅字法手工测定透明度，铅字法是根据检验人员的视力来观察水的澄清程度。采用的设备是透明度计，它是一种长33cm，内径2．5cm的具有刻度的玻璃筒，筒底有一磨光玻璃片作为载体，其上印有标准印刷字符。检验时，检验人员从透明度计的筒口垂直向下观察，当清楚的看到放在透明度计底部的标准印刷符号时，水柱的高度表示水的透明度。

塞氏盘法说明：

塞氏盘法是一种现场测定透明度的方法，利用一个白色圆盘沉入水中后，观察到不能看见它时的深度。

透明度盘（又称赛氏圆盘）：以较厚的白铁片剪成直径200mm的圆板，在板的一面从中心平分成四部分，以黑白漆相间涂布。正中心开小孔，穿一铅丝，下面加一铅锤，上面系小绳。

传统手工方法无法满足现代对透明度全自动连续测定的需求，急需先进的液体测定仪器科技支持，为液体分析、评估、预警与防治提供重要的科学技术支持。

手工测定方法缺点：

比较而言，手工方法受到测定人员视力差别、光线差别的影响，不能精确的体现水质透明度量值，且受到夜晚光照影响，无法实现连续测定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液体透明度设备、系统和网络，能够实现连续自动检测液体透明度，减少样品中悬浮物沉降对测定的影响，不受测定人员视力以及外界光线的影响，能够精确的表达出透明度测量值，提高检测人员的工作效率。

为实现上述目的，本发明提供一种透明度设备，所述透明度设备包括：用于检测的标识图层;用于采集所述标识图层信号的采集装置（3）;用于盛放待测样品的测量筒（1）。

优选的，所述标识图层是指用于检测识别的图形涂层；标识图层可以位于标识片表面或标识片中，或者位于测量桶内部、壁上、底部。

优选的，所述透明度设备包括用于防止样品中悬浮物沉降的搅拌装置（11）；所述搅拌装置（11）由电机，叶轮、桨叶或磁性搅拌子组成；或所述搅拌装置（11）由气体管路、气泵或压缩气体组成。所述电机式搅拌装置种类包括：旋桨式搅拌器、涡轮式搅拌器、桨式搅拌器、锚式搅拌器、锚式搅拌器、磁力搅拌器；所述由气泵或压缩气体提供动力，气体搅拌是指气体经过管路和气嘴进入液体样品中，由气泡的浮力作用带动液体运动，减少悬浮物沉降。

优选地，所述的透明度设备，其特征在于，所述测量筒（1）底部为平面、弧面、斜面、多个斜面、多个弧面所组成的底部。

所述标识图层是指用于检测识别的图形涂层；标识图层可以位于标识片表面或标识片中，或者位于测量桶内部、壁上、底部。

优选地，所述测量筒（1）设置有进水口、出水口、溢流口。

优选地，所述测量筒（1）底部具有用于连接标识片（2）的支架或接口；或可以固定、嵌入标识片（2）的接口。

优选的，所述标识图层可以位于标识片（2）表面或标识片（2）内部；或标识片（2）位于测量筒（1）内部、测量筒（1）底部、测量筒（1）外部。

优选地，所述测量筒（1）设置有用于检测液体的液体传感器（4）;所述液体传感器（4）是指能够检测到液体位置信号或是否存在液体的信号传感器。

优选地，所述测量筒（1）设置有用于检测光线强度的光检测装置（8）；所述光检测装置（8）是指能检测光强度的检测装置。

优选地，所述透明度设备还设置有光源（5），所述光源（5）位于所述采集装置（3）的侧面，或位于所述标识片（2）的外部、壁上，或位于所述标识片（2）内部；所述光源（5）是指能够发出光线的装置。

优选地，所述的透明度设备，其特征在于，所述采集装置（3）位于所述测量筒（1）的顶部、内部、外部；所述采集装置（3）采集的信号方式包括，使用摄像头采集图像信号，使用感光元件采集光强度信号，使用感光列阵采集光分布及信号强度；所述采集装置（3）为摄像装置或感光元件。

优选地，所述的透明度设备，其特征在于，所述升降设备（S）包括绞索（S3）、以及位于所述测量筒（1）外部的绞索电机（S31）和滑轮（S32），所述绞索的一端位于所述测量筒（1）中且固定有所述采集装置（3）或所述标识片（2），另一端绕过所述滑轮（S32）与所述绞索电机（S31）传动连接；或

所述升降设备S包括轨道S1和沿所述轨道运行的轨道电机S11，所述标识片2固定在所述轨道电机S11上。标识片2可以在轨道电机11的带动下在轨道S1上下移动；或

所述升降设备S包括绳索S2、索道S21和和绳索电机S22，所述绳索S2的一端固定所述标识片2，另一端与所述索道电机S22传动连接，所述绳索S2沿所述索道S2设置。标识片2可以沿着绳索S2上下移动。

优选地，所述的透明度设备，其特征在于，所述透明度设备还包括液体泵（6A）、阀门（7A）、溢流管（8A）和排泄阀（9A），所述液体泵（6A）的出液体口通过阀门（7A）与所述测量筒（1）的下部连接；所述溢流管（8A）的一端与所述测量筒（1）的上部连接；所述液体泵（6A）为蠕动泵、注射器泵、隔膜泵、潜液体泵或自吸泵。

优选地，所述的透明度设备，其特征在于，所述透明度设备还包括用于控制所述标识片(2)、采集装置（3）、光源（5）、液体传感器（4）、光检测装置（8）、搅拌装置(11)、升降设备（S）的控制系统；所述控制系统设置有处理器、电源、储存器、触摸屏和通讯设备，或者所述控制系统设置有处理器、电源、储存器、显示器、键盘和通讯设备。

本发明还提供一种检测设备，其特征在于，所述用于检测的标识图层发出或反射出的光线，以直接、间接、反射、折射、衍射、散射方式到达采集装置（3）；所述用于检测的标识图层所发射或反射的光线包括红外线、紫外线、可见光、荧光或X射线；所述采集装置（3）所接收的光线包括红外线、紫外线、可见光、荧光或X射线。

本发明还提供一种检测设备，所述检测设备连用使用或连用多个本发明所提供的透明度设备和/或其中的部件。

一种检测系统，包括用于采集待测样品的采样装置，用于控制采样装置的控制系统；其特征在于，所述检测系统具有透明度检测装置，所述装置包含本发明权利要求中任意一项所述的透明度检测方法和/或其中的部件。

例如，检测系统包含采集待测样品的采样水泵，用于控制采样装置的系统软件及系统硬件，并具有测定透明度、溶解氧、氧化还原电位、氨氮的设备，该系统具有通讯功能，可收集各设备数据，并传输数据。

一种环境监测网络，包括用于测定环境信息的设备，用于收集检测设备或检测系统的软件；其特征在于，所述环境监测网络具有透明度检测装置，所述装置包含包含本发明权利要求中任意一项所述的透明度检测方法和/或其中的部件。

例如，环境监测网络具有多个监测子系统，其子系统用于测定环境信息，并将环境信息上传至监测网络；监测网络能够收集整理环境信息；其子系统包括采集待测样品的采样水泵，用于控制采样装置的系统软件及系统硬件；子系统具有测定透明度、溶解氧、氧化还原电位、氨氮的设备。

相比于传统手工方法，该发明具有以下优点：

1、产品结构简单，性能稳定，造价低廉；

2、使用了照明技术，不受白天光照度影响，提高了测量准确度；

3 、使用信号处理技术或者肉眼观察，判定液体临界点，不受测定人员视力影响，提高了测量的准确度；

4、使用电子计数技术，提高了测量的准确度；

5、使用搅拌装置，减少被测液体中悬浮物沉降，提高检测准确度；

6、使用全自动控制技术，可以实现24小时。

附图说明

图1是本发明设备一种具体实施方式的结构示意图。

图2是本发明设备一种具体实施方式的结构示意图。

图3是本发明设备一种具体实施方式的结构示意图。

图4是本发明升降设备一种具体实施方式的结构示意图。

图5是本发明升降设备一种具体实施方式的结构示意图。

图6是本发明升降设备一种具体实施方式的结构示意图。

图7是本发明升降设备一种具体实施方式的结构示意图。

图8是本发明标识片一种具体实施方式的结构示意图。

图9是本发明标识片一种具体实施方式的结构示意图。

图10是本发明标识片及表面标识涂层一种具体实施方式的示意图。

其中

1 测量筒

2标识片

3 采集装置

4 液体传感器

5 光源

光检测装置（8）

10A浮块

6A 液体泵

7A 阀门

8A溢流管

9A 排泄阀

8B 充电电源

9B 无线充电模块

10B 支架

11 搅拌装置

S升降设备

S1 轨道

S11轨道电机

S2 绳索

S21 索道

S22绳索电机

S3 绞索

S31 绞索电机

S32 滑轮

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1-3所示，本发明提供一种透明度设备，所述透明度设备包括用于放入待测样品中的标识片2，用于采集所述标识片2信号的采集装置3，用于盛放待测样品的测量筒1，用于检测液体位置的液体传感器4，用于提供光线的光源5，用于检测光线强度的光检测装置8；所述标识片2处于所述测量筒1内。本发明能够广泛的应用于地表液体水质液体监测、海水监测、地下水监测、工业废水监测与城市污水监测等领域。在城市内的湖泊、河流中，由于需要通过水体透明度进行水体富营养化的表述，传统方法是使用手工检测，无法满足目前环境保护所需要的24小时监控。因此，在城市内的湖泊、河流中使用水质透明度设备，实现全自动水质透明度连续自动监测是该发明的典型案例。

下面将具体说明本发明提供的设备的一种具体实施方式。

如图2所示，所述透明度设备包括用于放入待测样品中的标识片2，用于采集所述标识片2信号的采集装置3，用于盛放待测样品的测量筒1，用于检测液体位置的液体传感器4，用于提供光线的光源5，用于检测光线强度的光检测装置8，用于搅拌待测液体的搅拌装置11；所述透明度设备还包括所述测量筒底部为平面、斜面或多个斜面所组成的底部；和\或所述测量筒设置有进水口、出水口、溢流口；和\或所述测量筒底部具有用于连接标识片的支架。该设备能够减少悬浮物沉降造成的透明度误差。

如图3所示，所述透明度设备还包括用于承载所述采集装置3的浮块10A，所述浮块10A不遮挡采集装置光线，所述采集装置3能够采集所述标识片2的信号。测量筒材质可以包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料。采集装置可以在浮块上一同浮动，浮块由低密度材料组成。

如图4-7所示，一种透明度设备，所述透明度设备包括用于放入液体中的标识片2、用于采集所述标识片2图像的摄像头3以及用于控制所述标识片2升降的升降设备S。采用升降设备S，可以使标识片2在液体中上升或下降，从而使摄像头能够捕捉到透明度的临界值。

一种具体实施方式，所述透明度设备还包括用于盛放待测样品的测量筒1，所述标识片2放置于所述测量筒1内；和/或，所述测设备还包括用于控制所述标识片2或采集装置3升降的升降设备S。即具体来说，本发明的具体实施方式包括图4-7。

一种具体实施方式，在图3的基础上，如图4和图5所示，本发明提供一种透明度设备，所述透明度设备包括用于盛放待测样品的测量筒1、位于测量筒1内底部的标识片2以及用于采集所述标识片2信号的采集装置3；所述透明度设备还设置有升降设备，所述升降设备S包括绞索S3、以及位于所述测量筒1外部的绞索电机S31和滑轮S32，所述绞索的一端位于所述测量筒1中且固定有所述采集装置3或所述标识片2，另一端绕过所述滑轮S32与所述绞索电机S31传动连接。该具体实施方式中，标识片和采集装置可以相对运动，例如，绞索连接标识片，先在测量筒中导入液体，然后开启绞索电机拉动标识片向上即采集装置方向移动，直至采集装置采集的信号符合透明度临界值的判定依据。或者，绞索连接采集装置，一直将采集装置固定在测量筒的顶部，接着逐渐在测量筒中逐渐倒入液体，从而使测量筒中液位上升，直至采集装置采集的信号符合透明度临界值的判定依据。

如图3所示，所述透明度设备还可以包括给液体系统和排液体系统，具体可以包括液体泵6A、阀门7A、溢流管8A和排泄阀9A，所述液体泵6A的出液体口通过阀门7A与所述测量筒1的下部连接；所述溢流管与所述测量筒1的上部连接；所述液体泵6A为蠕动泵、注射器泵、潜液体泵或自吸泵。

所述透明度设备还包括用于控制所述标识片(2)、采集装置（3）、光源（5）、液体传感器（4）、光检测装置（8）、搅拌装置(11)、升降设备（S）的控制系统；所述控制系统设置有处理器、电源、储存器、触摸屏和通讯设备；或者，所述控制系统设置有处理器、电源、储存器、键盘和通讯设备。

所述标识片2可以包括塞氏盘和印有标准印刷字符的玻璃片用于标识用。

一种具体实施方式，如图6示，所述升降设备S包括轨道S1和沿所述轨道运行的轨道电机S11，所述标识片2固定在所述轨道电机S11上。标识片2可以在轨道电机11的带动下在轨道S1上下移动。

一种具体实施方式，如图7所示，所述升降设备S包括绳索S2、索道S21和和绳索电机S22，所述绳索S2的一端固定所述标识片2，另一端与所述索道电机S22传动连接，所述绳索S2沿所述索道S2设置。标识片2可以沿着绳索S2上下移动。

为了防止自然光和时间对设备测试的影响，所述透明度设备还可以设置有光源5，如图8-9所示，所述光源5可以位于所述摄像头3的侧面、位于所述标识片2的侧面或位于所述标识片2内部；当所述光源5位于所述标识片2内部时，所述标识片2中还可以设置有充电电源8B和无线充电模块9B，所述无线充电模块9B通过所述充电电源8B与所述光源5电连接。另外，光源5的亮度可调，可以设置感光元件，从而使测定时环境光线亮度稳定。

如图10所示，所述透明度设备标识片表面标识图形，该图形由黑白相间圆形、E字图形、标准印刷字符组成；所述标识片2是指塞氏盘法使用的塞氏盘或具有标准印刷字符的磨光玻璃片。

上述具体实施方式仅用于说明本发明，但是需要说明的是：

1、测量筒材质可以是多种材质。

2、测量筒给液体、排液体口位置并不唯一。可以上部进液体或侧部进液体。下部排液体即可。

3、测量流程也可以是，先给液体，当测量筒满后，缓慢排出，检测到透明度临界值的判定依据后，计算桶内液位高度，即等于透明度数值。

4、标识片可以是多种材质及形状。

5、光源可以单独位于测量筒外部(方案中有光源与标识片结合，或者光源与视频采集模块结合)，光照到测量筒底部的标识片即可；也可以位于标识片的内部。

6、标准铅字印刷符号，可以是多种符号，并不唯一。

7、搅拌装置可以的多种方法、方式，实现被测液体的运动即可。

下面提供本发明的原理来进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。

设备的主要原理为使用采集装置代替传统手工测定时的人眼观察，从而实现透明度的检测。当被测液体在测量筒中达到某一刻度，即使用手工测定透明度时刚好能清楚地辨认出测量筒底部标识片上的图形时的液位刻度，此时使用采集装置替代传统手工方法中的人眼观察，通过信号处理分辨出此时测量筒底部的标识片上的信号数据，作为临界值的判定依据。

测定流程方案1，被测液体通过给液体泵进入测量筒，当被测液体在测量筒中达到某一刻度时，符合透明度临界值的判定依据，此时测量筒中液位高度就是液体的透明度，然后打开排液阀，将测量筒排空，等待下一次测量。

测定流程方案2，被测液体通过给液体泵注满测量筒，然后开启排泄阀，当被测液体在测量筒中达到某一刻度，符合透明度临界值的判定依据，此时测量筒中液位高度就是液体的透明度，然后打开排液阀，将测量筒排空，等待下一次测量。

本发明具有如下优点：

1、测量筒加给液体系统、排液体系统的组合，该组合解决了测量筒自动给液体排液体的问题；

2、测量筒加采集装置模块的组合，该组合解决了采集了测量筒底部信号的采集问题；

3、测量筒加光源加标识片的组合，该组合解决了不同光照环境下影响测量结果的问题；

4、标识片加光源的组合形成自发光标识片，该组合解决了不同光照环境下亮度不同的问题；

5、采集装置信号的分辨识别系统，该系统由采集装置和控制模块组成，解决了模糊信号识别的问题；

6、测量系统加视频采集模块加控制系统，通过多次监测临界点数据统计出相应信号规律，作为临界点判定依据，解决了透明度度临界点的判定问题；

7、随液升降系统，该系统解决了因观察点到液面距离恒定的问题；

8、测量系统加给液体系统、排液体系统、视频采集模块以及控制系统的组合，该系统实现了透明度全自动测定的问题

9、测量筒加搅拌装置，可以减少待测液体中悬浮物沉降对检测结果的影响。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种透明度设备，其特征在于，所述透明度设备包括：

用于检测的标识图层;

用于采集所述标识图层信号的采集装置（3）;

用于盛放待测样品的测量筒（1）。

2.根据权利要求1所述的透明度设备，其特征在于，所述透明度设备包括用于防止待测样品中悬浮物沉降的搅拌装置（11）；所述搅拌装置（11）由电机，叶轮、桨叶或磁性搅拌子组成；或，所述搅拌装置（11）由气体管路、气泵或压缩气体组成。

3.根据权利要求2所述的透明度设备，其特征在于，所述透明度设备还设置有光源（5）；所述光源（5）位于所述采集装置（3）的侧面，或位于所述标识片（2）的外部，或位于所述标识片（2）的壁上，或位于所述标识片（2）内部。

4.根据权利要求3所述的透明度设备，其特征在于，所述测量筒（1）底部为平面、弧面、斜面、多个斜面、多个弧面所组成的底部；

和/或，所述测量筒（1）设置有进水口、出水口、溢流口；

和/或，所述测量筒（1）底部具有用于连接标识片（2）的支架或接口；或可以固定、嵌入标识片（2）的接口；

和/或，所述测量筒（1）设置有用于检测液体的液体传感器（4）;

和/或，所述测量筒（1）设置有用于检测光线强度的光检测装置（8）；

和/或，所述标识图层可以位于标识片（2）表面或标识片（2）内部；或标识片（2）位于测量筒（1）内部、测量筒（1）底部、测量筒（1）外部。

5.根据权利要求4所述的透明度设备，其特征在于，所述采集装置（3）位于所述测量筒（1）的顶部、内部、外部；所述采集装置（3）采集的信号方式包括，使用摄像头采集图像信号，使用感光元件采集光强度信号，使用感光列阵采集光分布及信号强度。

6.根据权利要求5所述的透明度设备，其特征在于所述透明度设备包括用于升降的升降设备（S）；所述升降设备（S）包括绞索（S3）、以及位于所述测量筒（1）外部的绞索电机（S31）和滑轮（S32），所述绞索的一端位于所述测量筒（1）中且固定有所述采集装置（3）或所述标识片（2），另一端绕过所述滑轮（S32）与所述绞索电机（S31）传动连接；或

所述升降设备（S）包括轨道（S1）和沿所述轨道运行的轨道电机（S11），所述标识片（2）固定在所述轨道电机（S11）上;

标识片（2）可以在轨道电机（11）的带动下在轨道（S1）上下移动；或

所述升降设备（S）包括绳索（S2）、索道（S21)和和绳索电机(S22)，所述绳索(S2)的一端固定所述标识片(2)，另一端与所述索道电机(S22)传动连接，所述绳索(S2)沿所述索道(S2)设置;

标识片(2)可以沿着绳索(S2)上下移动。

7.根据权利要求6所述的透明度设备，其特征在于，所述透明度设备还包括液体泵（6A）、阀门（7A）、溢流管（8A）和排泄阀（9A），所述液体泵（6A）的出液体口通过阀门（7A）与所述测量筒（1）的下部连接；所述溢流管（8A）的一端与所述测量筒（1）的上部连接；所述液体泵（6A）为蠕动泵、注射器泵、隔膜泵、潜液体泵或自吸泵。

8.根据权利要求7所述的透明度设备，其特征在于，所述透明度设备还包括用于控制所述标识片(2)、采集装置（3）、光源（5）、液体传感器（4）、光检测装置（8）、搅拌装置(11)、升降设备（S）的控制系统；所述控制系统设置有处理器、电源、储存器、触摸屏和通讯设备，或者所述控制系统设置有处理器、电源、储存器、显示器、键盘和通讯设备。

9.一种透明度设备，其特征在于，所述用于检测的标识图层发出或反射出的光线，以直接、间接、反射、折射、衍射、散射方式到达采集装置（3）；所述用于检测的标识图层所发射或反射的光线包括红外线、紫外线、可见光、荧光或X射线；所述采集装置（3）所接收的光线包括红外线、紫外线、可见光、荧光或X射线。

10.一种检测系统或监测网络，所述检测系统包括用于采集待测样品的采样装置，用于控制采样装置的控制系统，其特征在于，所述检测系统具有透明度检测装置，所述装置包含本发明权利要求1-9中任意一项所述的透明度检测方法和/或其中的部件；所述监测网络包括用于测定环境信息的设备，用于收集检测设备或检测系统的软件，其特征在于，所述环境监测网络具有透明度检测装置，所述装置包含包含本发明权利要求1-9中任意一项所述的透明度检测方法和/或其中的部件。